Новый взгляд на Вселенную

Когда в ноябре 1609 года великий итальянский ученый Галилео Галилей впервые направил изготовленный им телескоп на Луну, он и представить не мог, что его изобретение произведет революцию в астрономии. С тех пор минуло много веков, но телескопы продолжают удивлять нас, раздвигая горизонты познания.

В поисках изгоя

Со времен Галилея известно, что чем больше телескоп, тем дальше он позволяет заглянуть астроному. Однако не все сводится к размеру. Телескоп Галилея, называемый рефрактором, был далек от совершенства. Ученый использовал собирающую линзу в качестве объектива, а рассеивающую линзу в качестве окуляра. Такая схема предоставляет нормальное изображение объекта, но с малым полем зрения и низкой четкостью, поэтому появились рефлекторы, в которых светособирающим элементом служит зеркало. Схемы с системами отражающих и фокусирующих зеркал сложнее, но именно они дают наиболее качественное изображение и со временем вытеснили «прямолинейные» рефракторы в область астрономии для начинающих.

Сегодня крупнейшим рефлектором классического типа является телескоп «Субару», построенный японцами в обсерватории Мауна-Кеа на одноименном вулкане острова Гавайи: его монолитное зеркало диаметром 8,2 метра остается самым большим в мире. «Субару» — один из немногих профессиональных телескопов, которые можно использовать для прямых наблюдений. С развитием фотографических и компьютерных технологий исчезла нужда приникать к окуляру: астрономы изучают Вселенную по снимкам, спектрам, электронным диаграммам и графикам, что оказывается эффективнее. Но создатели «Субару» сделали возможность прямого наблюдения изюминкой своего детища: в сентябре 1999 года была организована торжественная церемония введения его в строй, на которой принцесса Японии Нори (Саяко) смогла посмотреть на звездное небо в специально сконструированный окуляр. После этого персонал «Субару» некоторое время использовал окуляр в рекламных целях, а позднее заменил на более современный инструмент.

В зависимости от решаемых задач для «Субару» создают специфическое оборудование — камеры и спектрографы, которые устанавливаются в одной из четырех фокусных точек телескопа для наблюдений в видимом и инфракрасном диапазонах. К примеру, сверхширокоугольная камера, работающая в составе «Субару», регистрирует события гравитационного микролинзирования для составления карты распределения темной материи.

Другое интригующее исследование, которое ведут на японском телескопе, посвящено поиску девятой планеты. Напомню, что долгое время ею считался далекий Плутон, но в 2006 году Международный астрономический союз лишил его этого статуса, введя в категорию карликовых планет в связи с открытием сопоставимых по размеру объектов за орбитой Нептуна. Однако изучение аномалий в движении этих тел показало, что, возможно, на границе Солнечной системы все же «прячется» полноценная планета — по массе как минимум в пять раз тяжелее Земли. Популярно мнение, что она представляет собой мир-изгой — межзвездный странник, случайно захваченный притяжением нашего светила. В любом случае поиски, которые координируют Майкл Браун и Константин Батыгин, продолжаются, и рефлектор «Субару» играет в них важную роль благодаря очень широкому полю зрения. Ожидается, что с его помощью девятую планету найдут в течение 5 лет.

Очень большие телескопы

Хотя «Субару» был на момент визита принцессы самым крупным классическим рефлектором, его уже нельзя было назвать самым дальнозорким. В мае 1998 года был введен в строй первый из четырех главных оптических инструментов так называемого очень большого телескопа (Very Large Telescope, VLT), принадлежащего Европейской южной обсерватории и находящегося в чилийской пустыне Атакама. До 2001 -го удалось запустить в работу еще три таких же инструмента, построенных рядом друг с другом. Они представляют собой телескопы-рефлекторы с диаметром главного зеркала 8,2 метра, которые могут объединяться в астрономический интерферометр. Все они получили персональные имена на языке местной группы племен мапуче: «Анту», «Куйен», «Мели-пал» и «Йепун» — в честь Солнца, Луны, созвездия Южный Крести Венеры соответственно.

Каждый из рефлекторов превосходит человеческий глаз в 4 миллиарда раз, и часто их используют для отдельных наблюдений. Однако создавались они все же для совместной работы: в режиме интерферометра свет от них отражается от зеркал и направляется через туннели в центральную лабораторию, где лучи объединяются для получения более четкой картинки. При этом разрешающая способность объединенного VLT становится выше в 25 раз, что эквивалентно по площади телескопу с одиночным зеркалом диаметром 16,4 метра. Таким образом, VLT остается самым крупным наземным оптическим инструментом, превосходя по четкости и размеру получаемых изображений знаменитый орбитальный телескоп «Хаббл».

VLT ведет наблюдения за дальними границами Солнечной системы, ищет планеты и протопланетные диски у других звезд, снимает их спектры, изучает внегалактические объекты. Кроме того, он умеет делать то, на что «Хаббл» принципиально не способен: в частности, физики, 26 лет отслеживая с помощью VLT движение звезды, проходящей через экстремальное гравитационное поле вблизи сверхмассивной черной дыры, в очередной раз сумели доказать, что общая теория относительности одинаково действует в любой точке Вселенной.

На пределе возможностей

Ранее считалось, что наземные телескопы никогда не сравнятся с орбитальными по качеству изображения и дальнозоркости. Но, как мы видим, VLT превзошел «Хаббл», и есть еще куда развиваться.

На горе Серро Армазонес в Чили возводят чрезвычайно большой телескоп (Extremely Large Telescope, ELT) с сегментным зеркалом диаметром 39,3 метра, которое, как считается, позволит получать изображения, превосходящие по качеству снимки «Хаббла» в 256 раз. В конструкции используется адаптивная оптика, помогающая компенсировать искажения, вносимые атмосферой. Наблюдения на ELT начнутся в 2027 году, а главными научными задачами станут поиск и изучение планет у соседних звезд, наблюдение древних галактик и сверхмассивных черных дыр и многое другое.

Кажется перспективным и объединение небольших оптических телескопов в грандиозный наблюдательный инструмент. Такую идею предложил российский астрофизик Владимир Липунов. Он спроектировал систему МАСТЕР (Мобильная Автоматическая Система Телескопов-Роботов), связывающую широкоугольные телескопы, которые можно расположить в разных местах под общим интернет-управлением. По команде астронома, которому достаточно задать небесные координаты, они могут в любой момент начать совместное наблюдение нужного участка неба. Полученные результаты сразу же отправятся на компьютер ученого для дальнейшего анализа.

Первый телескоп будущей системы заработал в 2002 году, и с его помощью астрофизики зафиксировали оптическое излучение от мощного гамма-всплеска GRB 021219, а также открыли активную сверхновую SN2005bv. Вскоре система пополнилась пятью новыми инструментами: кроме Подмосковья, телескопы установили под Благовещенском, Иркутском, Кисловодском, в Крыму и в Коуровской обсерватории Уральского государственного университета. За границей пока размещены три инструмента: в Аргентине, ЮАР и на Канарских островах. Девять телескопов-роботов способны очень быстро (за 50 секунд) навестись на заданную область неба и начать синхронную съемку с разными светофильтрами и под различными углами.

Благодаря передовым технологиям наземная оптическая телескопия непрерывно совершенствуется, догоняя и даже перегоняя орбитальную. Впрочем, нужду в космических телескопах новые инструменты не отменят, ведь атмосфера, к сожалению, не только вносит искажения, но и задерживает значительную часть излучений, поступающих извне. Поэтому оба вида наблюдательной астрономии будут продолжать развиваться, дополняя друг друга и давая науке еще больше сведений о Вселенной.